夾心DAWSON型多酸基雜化材料的紅外表征及性質(zhì)研究

于婷婷 王婧菲 李凌飛

摘要：Dawson型多酸化合物由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能得到了人們廣泛的關(guān)注，隨著人們不斷地研究探索，發(fā)現(xiàn)夾心Dawson型多酸材料具有更加獨(dú)特的性能，比如在電化學(xué)、磁性、光催化等領(lǐng)域。本文主要針對(duì)過(guò)渡金屬取代的這類夾心Dawson型多酸進(jìn)行研究，以Co為取代金屬合成的夾心型多酸為例，進(jìn)行紅外表征，并研究其光催化性能，結(jié)果表明此類化合物可以作為一種潛在的光催化材料來(lái)降解亞甲基藍(lán)。最后對(duì)此類化合物的電化學(xué)及磁性進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，為此類化合物的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：夾心Dawson型多酸;紅外;光催化

Dawson型多酸化合物具有結(jié)構(gòu)多樣、氧化還原能力強(qiáng)以及溶解性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，例如在光、電、醫(yī)學(xué)、磁以及材料等諸多領(lǐng)域之中。當(dāng)Dawson型多酸陰離子[X2M18O62]6-失去一個(gè){MOn}八面體單元時(shí)即可得到相應(yīng)的單缺位的多酸化合物，若在適當(dāng)?shù)臈l件下繼續(xù)失去{M2O3} 、{M3O6}單元時(shí)，即分別可以形成[X2M16] 、[X2M15]相應(yīng)的缺位Dawson結(jié)構(gòu)的衍生物。

當(dāng)兩個(gè)三缺位的Dawson型雜多陰離子共同與過(guò)渡金屬取代的金屬簇配位時(shí)，即可得到具有夾心結(jié)構(gòu)的Dawson型雜多酸化合物。過(guò)渡金屬取代的多金屬氧酸鹽酸，其結(jié)構(gòu)多樣性更為豐富，將過(guò)渡金屬引入缺位的多酸結(jié)構(gòu)之中可以構(gòu)造出新的多酸結(jié)構(gòu)。例如常見(jiàn)的過(guò)渡金屬有Cu、Co、Mn等，下面以Co作為取代金屬，合成的此種化合物Na16[P4W30Co4（H2O）2O112]為例，分析一下此類化合物的紅外表征、光催化性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)以及磁性。

對(duì)化合物Na16[P4W30Co4（H2O）2O112]進(jìn)行紅外表征，如圖1所示。

圖1中Na16[P4W30Co4（H2O）2O112]有六個(gè)特征峰分別為3429cm-1， 1630cm-1， 1084cm-1， 933cm-1， 768cm-1， 523cm-1，其中四個(gè)吸收峰位置1084cm-1， 933cm-1， 768cm-1， 523cm-1對(duì)應(yīng)于Dawson陰離子的四種特征反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，由此可說(shuō)明此化合物具有Dawson型結(jié)構(gòu)，無(wú)論把取代的Co金屬換成其他任意一種過(guò)渡金屬，由于他們都具有相同的多酸單元構(gòu)筑塊，多酸單元的特征吸收基本上是一致，此類化合物都具有以上四個(gè)Dawson型多酸所特有的特征峰，另外的兩個(gè)峰由于結(jié)晶水的H-O-H彎曲振動(dòng)在吸收峰在約1630cm -1處形成，在3429cm -1處的寬吸收峰是-OH的伸縮振動(dòng)吸收峰。

為了探究夾心結(jié)構(gòu)的Dawson型雜多酸化合物的光催化活性，我們?cè)谧贤夤獾恼丈湎卵芯苛藢?duì)亞甲基藍(lán)的光解作用。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：150 mg的化合物粉末與90 ml濃度為10mg/L的MB溶液超聲半小時(shí)混合均勻，然后在250 W高壓汞燈下一邊照射一邊攪拌。分別在時(shí)間間隔為0，15，30和45min時(shí)，取出4 ml溶液進(jìn)行離心，取上清液用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行分析。如圖2所示，隨著照射時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，溶液的吸光度明顯的降低。由此可以看出此類化合物可以作為一種潛在的光催化材料來(lái)降解亞甲基藍(lán)。

過(guò)渡金屬取代的夾心型Dawson化合物在研究電化學(xué)性質(zhì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)三對(duì)可逆的氧化還原峰，這主要對(duì)應(yīng)于金屬鎢的三個(gè)連續(xù)雙電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，不同化合物可能會(huì)產(chǎn)生微小的偏移。

此類夾心型Dawson化合物若取代的過(guò)渡金屬是Fe、Co或Ni等，那么合成的化合物可能會(huì)具有很好的磁性，可以將磁性好的物質(zhì)應(yīng)用于磁性材料之中。

結(jié)論：

Dawson型多酸化合物具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，使其在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如光、電、磁等。本文主要研究的是過(guò)渡金屬取代的這類夾心Dawson型多酸，以化合物Na16[P4W30Co4（H2O）2O112]為例，分別對(duì)其進(jìn)行了紅外表征，并研究其光催化性能，結(jié)果表明此類化合物的紅外圖譜中會(huì)出現(xiàn)四個(gè)振動(dòng)峰，分別在1084cm-1， 933cm-1， 768cm-1， 523cm-1附近，歸屬于Dawson型多酸的結(jié)構(gòu)單元，光催化性能實(shí)驗(yàn)表明此類化合物可以作為一種潛在的光催化材料來(lái)降解亞甲基藍(lán)。

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